專(zhuān)利名稱(chēng):高折射率玻璃的制作方法
本發(fā)明是關(guān)于折射率大于2.1，無(wú)鉛玻璃的化學(xué)組成。它特別適宜于制造作為定向反光材料的高折射玻璃微珠。這些微珠可用于制造高亮度交通標(biāo)志、標(biāo)識(shí)和高亮度反光薄膜。
在以往的發(fā)明中，通常采用氧化鉛和二氧化鈦?zhàn)鳛椴ＡУ闹饕煞謥?lái)制造折射率大于2.1的高折射玻璃微珠，如英國(guó)專(zhuān)利GB-1130284，美國(guó)專(zhuān)利USP-3293051等所介紹的。其缺點(diǎn)是在玻璃熔制和成珠過(guò)程中由于料中含鉛組分的揮發(fā)和飛散，會(huì)引起大氣中鉛的污染和操作工人的鉛中毒;玻璃中高鉛含量也容易損壞鉑坩堝;此外，這類(lèi)玻璃微珠容易與大氣中含硫氣體反應(yīng)，使微珠的透光率下降。在美國(guó)專(zhuān)利USP-3419403中介紹了在二氧化鈦-氧化鋇系統(tǒng)中引入三氧化二鉍，三氧化二銻等制造折射率為1.8-2.5的玻璃微珠。但該發(fā)明采用的玻璃組成中氧化鋇的含量較高，玻璃中二氧化鈦與氧化鋇的摩爾含量比為0.9-2.2，部分折射率較低的氧化鋇的大量存在不利于提高玻璃的折射率，為提高折射率不得不在玻璃中引入大量的三氧化二銻和三氧化二鉍，但大量三氧化二銻和三氧化二鉍的存在容易對(duì)鉑坩堝產(chǎn)生有害的影響，此外這些玻璃的抗失透性能仍然較差。
本發(fā)明的目的是尋找適宜于制造折射率大于2.1的高折射玻璃的組成。這些玻璃可在鉑坩堝內(nèi)用通常的工藝熔劑，并具有較好的抗失透性能。
考慮到含鉛玻璃的上述缺點(diǎn)，我們選用二氧化鈦和氧化鋇為玻璃的主要組分。在這個(gè)系統(tǒng)中，二氧化鈦的部分折射率較高，并隨二氧化鈦與氧化鋇的摩爾含量比的增加而增大，其值為2.2-2.48，氧化鋇的部分折射率較低，為1.87。要獲得折射率大于2.1的玻璃，應(yīng)使二氧化鈦與氧化鋇的摩爾含量比盡可能高。但簡(jiǎn)單的二元組成很難形成玻璃。在這類(lèi)組成中引入二氧化硅和三氧化二硼等玻璃形成氧化物會(huì)明顯改善其玻璃形成能力，但包括二氧化硅、三氧化二硼在內(nèi)的大多數(shù)玻璃形成氧化物的部分折射率都很低，為此應(yīng)盡可能降低玻璃中這類(lèi)低折射組分的含量。三氧化二鉍和三氧化二銻能促進(jìn)玻璃的形成，并能明顯提高玻璃的折射率，但大量三氧化二銻和三氧化二鉍的存在容易對(duì)鉑坩堝產(chǎn)生有害的影響，這二種組分在玻璃中的含量也應(yīng)予以控制。玻璃中還摻有部分折射率高的氧化鑭等稀土氧化物、氧化鈮或二氧化鋯以提高鋇鈦酸鹽玻璃的抗失透性能，降低玻璃的著色，它們?cè)诟邷叵乱膊粫?huì)對(duì)鉑坩堝產(chǎn)生有害的影響。
本發(fā)明的玻璃是以二氧化鈦和氧化鋇為主要組成，玻璃中二氧化鈦與氧化鋇的摩爾含量比為2.3至5，其玻璃組成的摩爾含量為組分 摩爾百分?jǐn)?shù)TiO250-70BaO 12-30B2O3+SiO22-10Bi2O30-10Sb2O30-5La2O3+ZrO2+Nb2O52-20其中La2O30-10
ZrO20-15Nb2O60-8當(dāng)組成中二氧化鈦與氧化鋇的摩爾含量比為2.5至4，并符合下列組成范圍的玻璃可獲得更滿意的結(jié)果。
組分 摩爾百分?jǐn)?shù)TiO255-65BaO 15-25B2O3+SiO22-7Bi2O32-10Sb2O30-3La2O3+ZrO2+Nb2O53-15其中La2O31-5ZrO22-10Nb2O30-5從上述組成可制得折射率為2.1-2.4的透明玻璃，顏色從微黃到黃色，密度較小，約為5.0-5.5克/厘米3，并具有較好的抗失透性能和其它優(yōu)良的物理化學(xué)性能，玻璃熔體的高溫粘度小，對(duì)鉑坩堝無(wú)明顯的有害影響，適宜于制造折射率大于2.1的玻璃微珠。
上述玻璃組成中，可用氧化鍶，氧化鈣或堿金屬氧化物取代部分氧化鋇，二氧化硅和三氧化二硼可部分或全部用二氧化鍺，三氧化二鋁等玻璃形成氧化物所取代，氧化鑭可用其它稀土氧化物所取代，二氧化鋯和氧化鈮則分別可用同族的二氧化鉿，氧化鉭所取代。
下表中給出了本發(fā)明的一批高折射率玻璃的實(shí)施例。
NO TiO2BaO CaO B2O3SiO2Sb2O3Bi2O3La2O3ZrO2Nb2O31 52 21 2.5 7 3 0 0 4 8 2.52 55 20 4 5 5 0 5 3 3 03 55 17 2 2 2 1 7 3 10 14 55 17 2 2 2 1 7 8 5 15 56 15 2 1.5 1.5 1 10 3 6 46 60 24 0 2 2 1 5 2 2 27 60 13 0 2 2 2 10 2 1 88 62 15 0 2 2 5 9 5 0 09 63 20 0 2 2 2 7 4 0 010 63 20 2 3 2 0 0 3 5 211 65 16 0 2 2 2 7 3 2 112 68 15 0 2 2 1 7 2 2 1這些玻璃可用通常的方法在鉑坩堝或其它合適的耐火材料作容器進(jìn)行熔制。其中氧化鋇和其它堿土金屬氧化物，以及堿金屬氧化物用相應(yīng)的碳酸鹽或硝酸鹽引入，二氧化鈦，三氧化二銻，三氧化二鉍，氧化鈮，二氧化鋯等通常以氧化物引入，氧化鑭等稀土氧化物可用氧化物或硝酸鹽形式引入，二氧化硅用高純石英砂引入，三氧化二硼則用硼酸引入。用這些原料按所需比例配制成的配合料經(jīng)充分混和后，用鉑坩堝在硅碳棒電爐或其它高溫爐中熔制，熔制溫度為1250-1400℃，熔爐內(nèi)應(yīng)保持氧化氣氛。配合料完全熔化后，熔體經(jīng)充分均化后即可用各種方法淬冷制得微黃到黃色的透明玻璃。這些玻璃的折射率2.1～2.4，密度5.0～5.5克/厘米3左右，轉(zhuǎn)變溫度600-700℃，并具有較好的抗失透性能及優(yōu)良的物理化學(xué)性質(zhì)。將這些透明玻璃粉碎成一定的顆粒度，用常用的成珠方法可制得無(wú)失透的，折射率大于2.1的玻璃微珠。這些玻璃熔體高溫粘度小，對(duì)鉑坩堝無(wú)明顯的有害影響，適宜于從熔體直接制得微珠。
權(quán)利要求
1.一種用于制造玻璃微珠的以二氧化鈦和氧化鋇為主要組成的高折射率玻璃，含有二氧化硅和三氧化硼，其特征在于玻璃中二氧化鈦與氧化鋇的摩爾含量比為2.3至5，該玻璃還含有至少一種部分折射率高的，如氧化鑭，氧化鈮和二氧化鋯等重金屬氧化物。
2.一種按照權(quán)利要求
1的玻璃，其特征在于該玻璃的組成為組分 摩爾百分?jǐn)?shù)TiO250-70BaO 12-30B2O3+SiO22-10Bi2O30-10Sb2O30-5La2O3+ZrO2+Nb2O52-20其中La2O30-10ZrO20-15Nb2O30-8
3.一種按照權(quán)利要求
2的玻璃，其特征在于該玻璃的組成為組分 摩爾百分?jǐn)?shù)TiO255-65BaO 15-25B2O3+SiO22-7Bi2O32-10Sb2O30-3La2O3+ZrO2+Nb2O33-15其中La2O31-5ZrO22-10Nb2O30-5
4.一種按照權(quán)利要求
2或3的玻璃，其特征在于所說(shuō)的氧化鋇的一部分可用氧化鈣，或氧化鍶、或堿金屬氧化物所取代，所說(shuō)的二氧化硅、三氧化二硼可部分或全部用二氧化鍺、或三氧化二鋁等玻璃形成氧化物所取代，所說(shuō)的氧化鑭可用其它稀土氧化物所取代，所說(shuō)的二氧化鋯、氧化鈮可分別用同族的二氧化鉿、氧化鉭所取代。
專(zhuān)利摘要
一種用于制造玻璃微珠的高折射率玻璃，其摩爾百分組成為T(mén)iO
文檔編號(hào)C03C3/155GK86106629SQ86106629
公開(kāi)日1988年4月6日 申請(qǐng)日期1986年9月27日
發(fā)明者胡和方, 林鳳英, 林光榮, 袁逸波, 朱永明 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan